Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование радиофизических свойств почвогрунтов применительно к задачам дистанционного зондирования

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Исследование радиофизических свойств почвогрунтов применительно к задачам дистанционного зондирования"

На правах рукописи

Ж

" . !

РЫЧКОВА Наг? »я Владиславовна

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВОГРУНТОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЗАДАЧАМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Специальность 11.00.11 -охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Барнаул - 1998

- г -

Работа выполнена в НИИ экологического мониторинга при Алтайском государственном университете

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

доцент КОМАРОВ С. А.

Официальные оппоненты: д. ф.-м.н., профессор

Павлов В.Е. д.ф.-м.н. .профессор Якубов В. П.

Ведущая организация: Институт радиотехники

и электроники РАН

Защита состоится "_20_" февраля 1998 г. в _14_ часов на заседании диссертационного совета Д 064.45.02 в Алтайском государственном университете по адресу: 656099, Алтайский край, г.Барнаул. ул. Димитрова 66.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета

Автореферат разослан " ^" ¿У 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор физ.-мат. наук, профессор е^т/^ С. А. Безносюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

актуальность работы. Аэрокосмические методы исследования природной среды активно используются для научных и народнохозяйственных целей. Изучение состояния земного покрова по материалам, полученным с различных систем дистанционного зондирования, формирование оперативной тематической информации для больших территорий применяется при решении задач в области рационального природопользования. гидрологии, охраны земельных ресурсов, сельского хозяйства. Однако достоверность, полнота и эффективность получаемой конечной информации во многом зависят от подходов, применяемых в процессе обработки и интерпретации сигналов с аэрокосмических носителей. В связи с этим актуальность рассматриваемой темы определяется необходимостью привлечения новых физических закономерностей и методов наземной обработки данных для формирования конечного продукта дистанционного зондирования.

В частности, результаты исследований диэлектрических и излу-чательных характеристик почв различного состава необходимы в качестве априорных данных для получения достоверной информации при проведении аэрокосмического и контактного полевого зондирования земных покровов в радиодиапазоне.

основная цель работы заключается в исследовании особенностей поведения диэлектрических и излучательных характеристик почвог-рунтов в диапазоне СВЧ, разработке методики измерения влажности почв дистанционными методами с использованием наземного банка данных по диэлектрическим свойствам и практической апробации полученных результатов на примере Алтайского региона.

научная новизна состоит в получении оригинальных результатов по влажноетным зависимостям диэлектрических свойств почвогрунтов различного физического и химического состава, а именно:

- обнаружена точка резкого перехода от преобладания связанной воды к свободной на влажностных зависимостях коэффициентов преломления и поглощения почвогрунтов;

- обоснована модифицированная рефракционная модель диэлектрической проницаемости почвогрунтов;

- определены параметры описания диэлектрических свойств почв, доставляющих основу банка данных;

- предложен подход создания банков данных по диэлектрическим

свойствам почвогрунтов;

- предложен лабораторный радиофизический способ определена влажности устойчивого завядания растений.

научная и практическая ценность. Получены новые результат взаимосвязи между диэлектрическими и гидрологическими свойствам почвогрунтов. Отработана методика измерения влажности почв ш примере территории Алтайского края дистанционными радиофизическими методами с использованием наземного банка данных. Полученны« результаты могут быть использованы в агрономической практик* сельского хозяйства, гидрологии, региональном экологическом мониторинге земель.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Модифицированная параметризованная модель описания влаж-ностной зависимости комплексной диэлектрической проницаемост1 влажных грунтов и почв с учетом связанной воды.

2. Взаимосвязь между диэлектрическими свойствами почвогрунтов и их гидрофизическими параметрами. Способ лабораторного определения в СВЧ-диапазоне влажности устойчивого завядания растений-основной гидрологической константы почвы.

3. Принципы создания банка данных по диэлектрическим и ра-диоизлучательным свойствам почв и их реализация на примере равнинной территории Алтайского края.

4. Методика определения влажностных характеристик поверхностного слоя почвы, основанная на применении регионального банка данных диэлектрических свойств почвы.

научная апробация результатов. Основные результаты работ, составляющих содержание диссертации были доложены на следующю научных конференциях: "Применение дистанционных радиофизически) методов в исследованиях природной среды" ( Ереван,1990), "Дистанционное зондирование агропочвенных и водных ресурсов" (Барнаул, 1990), 16-й Всесоюзной конференции по распространению радиоволь (Харьков, 1991), Всесоюзной Школе "Дистанционные радиофизические методы исследования природной среды" (Барнаул, 1991), 17-й Всесоюзной конференции по распространению радиоволн (Ульяновск, 1993), Республиканской конференции "Региональное природопользование и экологический мониторинг" (Барнаул. 1996), международной научно-практической конференции "Историческая и современная картография в развитии Алтайского региона" (Барнаул, 1997)

практическая апробация результатов. Полученные результаты в ходе выполнения экспериментальных работ применялись при выполнении хоздоговорных работ, в рамках государственной российской программы "Экология России" и Международной целевой комплексной программы "ПРИРОДА" (орбитальная станция "Мир") в 1992-1996 гг.

ДОСТОВЕРНОСТЬ основных научных результатов подтверждается данными тестовых измерений, полученных в ходе комплексного эксперимента. проведенного в условиях самолетных. полевых и лабораторных работ. В частных отдельных случаях установлено совпадение с данными, полученным;! другими авторами.

публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, перечень которых приведен в конце автореферата, получено 2 патента на изобретение.

структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Полный объем работы составляет 173 страниц, из них: основного текста -119 страниц, рисунков - 53 страницы, таблиц - 6 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Расположение материала в работе следующее. Во введении обозначено место работы в общем круге подобных проблем, обоснована ее актуальность, сформулированы задачи исследования и дана общая характеристика работы.

В первой главе проводится обзор литературы по вопросам, примыкающим к теме диссертационной работы, который дает общее представление о современных методах в области дистанционного зондирования подстилающих покровов Земли и объектах исследования. Вторая, третья и четвертая главы являются оригинальными.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям диэлектрических и излучательных свойств модельных грунтов в зависимости от влажности и механического состава, выбору экспериментальной установки, обсуждению вопросов обработки данных и точности полученных результатов. Рассмотрены методика измерений и результаты экспериментальных исследований диэлектрических свойств влажных грунтов. Предлагается модификация эмпирической рефракционной модели для описания влажностной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости почвогрунтов. содержащих связанную

воду при положительных температурах. Показана возможность экспериментального определения точки перехода от преобладания связанной воды к свободной, проведена оценка диэлектрической проницаемости связанной воды в грунте. Определено влияние механического состава грунтов на количество в них связанной воды.

Объектом исследования в данной работе являются модельные грунты и естественные почвы. Измерения комплексной диэлектрической проницаемости увлажненных почв проводились на установке, собранной по принципу мостовой схемы с использованием промышленного измерителя разности фаз ФК2-18 или ФК2-33 (рис.1). В измерительный канал Б помещается контейнер с образцом почвы. Контейнер для почвенных образцов выполнялся в виде коаксиального отрезка линии, с двух сторон имеющего тонкие фиксирующие фторопластовые шайбы. Амплитуды и фазы сигналов двух каналов сравниваются в фазометре. Непосредственно измеряемые этим прибором значения модуля коэффициента прохождения и сдвига фазы для прошедшей через образец электромагнитной волны пересчитывались затем с помощью компьютера в комплексную диэлектрическую проницаемость исследуемых почвог-рунтов.

Почвы и грунты представляют собой дисперсные смеси, состоящие из твердой фазы, водного раствора и воздуха. При этом на величину комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) при данной частоте измерений влияет ряд параметров, таких как влажность, механический состав, засоленность, плотность почвы и другие. Для разных типов почв эти факторы присутствуют в различных сочетаниях, в результате чего существует большое многообразие в характере взаимодействия электромагнитных волн с почвогрунтами. Это создает сложность модельного описания их диэлектрических свойств и приводит к необходимости проведения экспериментальных исследований КДП почв различного состава.

Количественное описание КДП почвогрунтов как дисперсных многокомпонентных смесей обычно производится с помощью различных эмпирических моделей. Во все модельные формулы входят диэлектрические проницаемости и объемные содержания веществ, составляющих смесь. В диапазоне СВЧ наилучшее соответствие расчетных данных экспериментальным результатам для зависимости диэлектрической проницаемости почвогрунтов от влажности наблюдается при использовании рефракционной модели. В общем случае она описывается форму-

пой, имеющей вид

|/ё7 = I |/Ё7 ^ , (1)

•\де ес - диэлектрическая проницаемость смеси, 17г , Е! - объемные содержания и КДП компонент, составляющих смесь. Формула (1) справедлива для волн СВЧ-диапазона, если длина волны много больше зазмеров частиц, составляющих дисперсную смесь.

Сначала примем для описания влажных грунтов простейшую трех-сомпонентную систему, состоящую из частиц твердой фазы одного ти-и, воды и воздуха. Если обозначить объемное содержание виды че-зез IV и ее КДП через е , то на основе общей формулы (1) легко 1айти,что

= l/eco + 0/е -Ш . (2)

5десь через ес0 обозначена проницаемость сухой смеси (IV =0), которая выражается через физические параметры следующим образом:

v4¡ = 1 + — ( /i¡" -1). (3)

Pm

\це р и ри - плотности сухой смеси и монолита соответственно. Уч-'ено также, что диэлектрическая проницаемость воздуха равна еди-мце и объемное содержание монолита равно \Ча=р/рт. Для исследуе-1ых далее почвогрунтов объемная плотность р изменялась, как пра-1ИЛО, от 1.1 до 1.45.

Формула (2) является комплексным равенством, вещественную ; мнимую части которого определяют коэффициенты преломления и юглощения соответственно:

пс - nc0 + (n-l)l'J ,

(4)

зес =3^0 + эДО ,

де пс , псо, п - коэффициенты преломления, эес , эесо, зе - коэффи-иенты поглощения смеси, твердой фазы и воды соответственно. Как ледует из (2, 4). зависимость показателей преломления и оглощения смеси от влажности является линейной функцией. Продиф-еренцировав равенство (2) по Itf и полагая, что диэлектрическая

проницаемость не зависит от влажности, найдем

d _ _

— j/ec - (/t -1). (5)

д.М

Из (2) и (4) следует, что если построить графики зависимосте Пс (Ю и авс (W) (например, на основе экспериментальных данных), ч это должны быть прямые линии, и тангенсы углов наклона касатель ных в каждой точке к ним будут давать величины п-1 и эе для вода находящейся в дисперсном материале.

Традиционно принято графическое представление подобных ре зультатов эксперимента в виде зависимости от влажности непосредс твенно диэлектрической проницаемости. Однако из проведенных экс периментов видно, что эти кривые близки к квадратичной зависимое ти, и их ход сглаживается в окрестности точки V/t, поэтому преде тавляется более целесообразным для ряда задач при обработке экс лериментальных результатов вводить интерпретацию данных именно форме зависимости от влажности квадратного корня из КДП. Это поз воляет точнее оценить справедливость эмпирических модельных фор мул и увидеть, что вода в почве находится в связанном и свободно; состояниях. Построенная на основе эксперимента зависимость, нап ример. пс (W), позволяет явно зафиксировать точку Wt и определит; количество связанной воды.

В качестве исследуемых модельных грунтов брались образцы бентонитовой глины, обладающие способностью связывать воду и кругам зернистый песок, практически не связывающий воду. Песок тщательн! промывался, чтобы исключить влияние засоленности. Результаты измерений при положительной температуре 25 С представлены на графике в виде зависимости коэффициентов преломления и поглощения о: объемной влажности на частоте 1.11 ГГц (рис.2 а.б). Каждой точке соответствует усредненное значение из двенадцати измерений. С помощью метода наименьших квадратов получено, что графики для песка представляют собой прямые линии. Поскольку интерпретация результатов эксперимента в виде графиков дает прямые линии, это свидетельствует о хорошем качественном согласии рефракционной модели с экспериментальными данными.

Подобные измерения проводились и для образца с бентонитово£ глиной (малый процент засоления не исключен, так как промывка об-

разца затруднительна). Построение аналогичных графиков приводит к кусочно-ломаным зависимостям, изображенным на рис. 3. каждая из которых состоит из отрезков двух прямых. Этот факт может свидетельствовать о том,что в смеси вода находится в разных состояниях. При небольших значениях влажности М < преобладающее количество воды находится в связанном состоянии, а при больших П'г< - в свободном. Переход между этими состояниями наблюдается довольно резким и характеризуется точкой \]ъ. Этой точке может быть соотнесено комплексное значение ег. Однако значения по п и эе несколько завышены, это можно объяснить присутствием в образце легко растворимых солей.

В третьей главе обсуждаются принципы создания банка данных и классификации почв равнинной части Алтайского региона по их диэлектрическим свойствам на основе представлений, развитых в предыдущем разделе. В качестве примера выбрана тестовая территория Алтайского края, являющаяся подспутниковым полигоном в рамках МЦКП "Природа". Рассмотрена взаимосвязь параметра влажности перехода от преобладания связанной воды к свободной для реальных почв, определяемого из лабораторных радиофизических измерений, с почвенно-гидрологическим параметром-влажность устойчивого завяда-■шя растений. Показана возможность определения механического состава почв радиофизическим методом. На основе модельных представлений и банков данных предложены алгоритмы интерпретации значений продуктивной влажности из радиометрических дистанционных измерений.

Изучение диэлектрической проницаемости влажных почвогрунтов представляет интерес при анализе структурных связей вода-почва. Зиэлектрические свойства почвенной воды существенным образом за-зисят -от связи ее молекул, обладающих дипольным моментом, с частицами твердой фазы и это влияет на КДП дисперсной смеси в целом. Увеличение доли связанной воды в общем объеме содержащейся влаги триводит к уменьшению диэлектрической проницаемости почвогрунта. Такая характерная особенность поведения может создать принципиальную возможность оценки гидрологических констант, характеризую-цих состояние почвенной влаги, по измерениям диэлектрической про-щцаемости. Так, например, доступность влаги растениям определяет-;я в основном прочностью связи почвенной влаги с твердой фазой ючвы. Границы труднодоступной и недоступной для растений влаги

находятся в пределах влажности устойчивого завядания - влажност! разрыва капилляров. Поскольку эти характеристики почвы находятс? вблизи перехода от рыхлосвязанной воды к свободной, представляв1 интерес найти соответствие между двумя точками - Wt и ВУЗ. Определив Wt, ВУЗ рассчитываем по формуле By3=N*t/t. где N-коэффициеш пропорциональности, определенный экспериментально и равный 0.93. Проведенный цикл измерений также показал, что точка перехода от связанной воды к свободной не зависит от частоты измерений v определяется составом почвы. Это дает принципиальную возможность определения влажности устойчивого завядания радиофизическим способом. Его положительной стороной является значительное сокращение времени получения результатов по сравнению с биологические способом.

В результате проведенных экспериментальных исследований диэлектрических свойств реальных незаселенных почв получено, что качественный ход зависимостей коэффициентов преломления и поглощения от влажности остается точно таким же как и для модельных грунтов, но наблюдаются вариащи значений точки Wt- перехода от преобладания связанной воды к свободной. Это объясняется тем, что почвы имеют различное содержание физической глины (диаметр частиц менее 0.01мм.) и. следовательно, разную способность связывать воду. С увеличением размера частиц их способность связывать (сорбировать) воду падает. В связи с этим можно отметить, что для связанной воды большое значение имеет количественное соотношение между содержанием физической глины и физического песка в почве.

В работе также предложен подход к классификации почвогрунтов по диэлектрическим свойствам. Принцип почвенной классификации данного типа основан на физических закономерностях влажностного поведения комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) почвы в микроволновом диапазоне. Таким образом, вначале создаются наземные банки данных, предназначенные для интерпретации результатов дистанционного зондирования, а затем и карты гидрологических характеристик почв.

Проведенный цикл лабораторных исследований для естественных почв показал, что по диэлектрическим свойствам почвы могут характеризоваться значениями трех параметров: комплексной диэлектрической проницаемостью сухой почвы есо, величиной объемной влажности, соответствующей точке перехода от преобладания связанной

- и -

воды к свободной а также комплексной диэлектрической проницаемостью при данном уровне увлажнения et.Эти параметры и составили основу региональной базы данных диэлектрических свойств равнинной части Алтайского региона.

Анализируя результаты лабораторных исследований для естественных почв по количеству содержания в них связанной воды радиофизическими методами, можно сделать вывод о том. что положение точки излома Wt линейно зависит от содержания физической глины в образцах. Чем мелкодисперснее почва, тем лучше ее сорбционные свойства. а следовательно, значение влажности, соответствующее точке V/t вше. На рис.4 получена зависимость положения точки излома Wt от содержания физической глины М в почвенных образцах. Эту зависимость можно аппроксимировать прямой линией, которая при продолжении ее до пересечения с осью проходит вблизи начала координат, что соответствует данным измерений чистого песка и подтверждает достоверность полученных результатов.

В результате проведенных исследований сделан вывод о том, что в почвах равнинной части Алтайского края количество связанной воды находится в пределах от 3% до 20% в зависимости от минералогического состава почв и содержания в них органических веществ.

Радиофизические методы измерений влажности W сводятся в конечном счете . к интерпретации характеристик отражения, прохождения, либо излучения для различных типов почв. При этом величина комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) почвогрунтов непосредственно определяет характер взаимодействия радиоволн с ними. Радиофизическая лаборатория в проблеме оценки влажности выполняет две функции. Во-первых, на ее основе производится отработка модельных представлений влажностной зависимости КДП, во-вторых, производятся измерения значений параметров конкретных типов почв полигонной территории.

Рефракционная модель, результаты лабораторных измерений диэлектрической проницаемости и банк данных по параметрам, связанные з диэлектрическими свойствами, могут быть использованы при определении влажности поверхностного слоя почвы по результатам радиометрического дистанционного зондирования. Для определения злажности почвы и построения карт их влажностных характеристик из радиометрических измерений используется известная функциональная звязь между излучательной способностью почвы и ее диэлектрической

проницаемостью, которая может быть разрешена в явном виде относительно объемной влажности. В полетном эксперименте определяются коэффициенты излучения исследуемой подстилающей поверхности с последующим пересчетом во влажность почвы. Погрешность в области средних значений влажности при неучете механического состава почв и банка данных не является пренебрежимо малой и достигает 20-30%.

В четвертой главе изложен подход и результаты исследований по комплексным измерениям влажности почв на площади тестового участка Алтайского подспутникового полигона, предназначенного для наземного обеспечения ЩКП "Мир-Природа". Выбранная территория площадью около 1200 га расположенная на багарных землях юго-запада Алтайского края в пойме реки Алей, представлена разнообразием типов почв, большими диапазонами влажности и засоленности в пределах ограниченной территории. В ходе пятилетних сезонных наблюдений было сделано сопоставление орбитальных сканерных изображений аппарата МСУ-Э, радиометрических трассовых самолетных измерений, контактных наземных и лабораторных измерений влажности исследуемых почв,тестовой территории.

Для информационного обеспечения и развития методик дистанционного зондирования земных покровов требуется изучение тестовых территорий на нескольких уровнях (орбита-самолет-наземные и лабораторные измерения) в различных диапазонах.

Орбитальные снимки данной территории с борта аппарата "Кос-мос-1939" были сделаны сканером МСУ-Э. На изображении третьего канала (0.8-0.9 мкм) оказались заметными участки с повышенной поверхностной влажностью (глинистая грунтовая основа, солонец, затопляемые паводком низины). Предварительный визуальный анализ снимков позволил предположить их использование для возможности планирования трассовых самолетных измерений с целью детального анализа влажности посевных площадей в пахотном слое.

Самолетные работы заключались в измерениях с борта АН-2 яр-костных температур Тя с помощью радиометрических приемников с рабочими длинами волн 2.0, 18.0, 21.0, 27,0 см ( изготовленными в СКВ ИРЭ РАН) по трассам, проходящим через неоднородные участки, выбранные с учетом орбитальных изображений. Значения Тя интерпретировались на среднюю влажность в пахотном слое почвы. Получено хорошее соответствие в реперных точках с наземными измерениями. При интерпретации данных дистанционного зондирования отчетливо

¡ыделяются зоны переувлажненного солонца , песчаной почвы . рас-¡аханного высохшего озера и область песка . В целом наблюдается :орреляция по влакностным характеристикам сравниваемых зависимости для тех участков поверхности, где почва открытая .

Таким образом, использование орбитальных сканерных снимков гозволяет оптимально планировать трассовые измерения влажности ючв по полям конкретных хозяйств с помощью малой авиации.

Интерполяция трассовых самолетных радиометрических измере-1Ий, проведенных 24 мая 1992 года, дала возможность построить :арту распределения средней влажности почв на свободных от расти-'ельности распаханных полях данного тестового участка по толщине 1КИн-слоя на длинах волн 21 и 27 см соответственно. Для определе-гия влажности почвы и построения карт их влажностных характеристик из радиометрических измерений используется известная функцио-[альная связь между излучательной способностью почвы и ее диэ-1ектрической проницаемостью, которая может быть разрешена в явном ¡иде относительно объемной влажности. Необходимые базовые пара-гетры почвы определялись из лабораторного анализа образцов. Кроме 'ого, проводились синхронные наземные измерения влажности с по-ющью нейтронного влагомера.

В заключении диссертационной работы приведены основные выво-1Ы по результатам проведенных исследований.

1. Обоснован выбор мостового метода измерений диэлектричес-:их характеристик почвогрунтов в диапазоне сверхвысоких частот, юзданы лабораторные установки, показывающие хорошие эксплуата-[ионные качества и по тестовым измерениям дистиллированной воды -[риемлемую точность в определении диэлектрических постоянных поч-югрунтов.

2. Проведено исследование содержания количества связанной юды в грунтах различного механического состава и влияния связанной воды на диэлектрические свойства модельных грунтов в диапазо-:е СВЧ.

3. Показана возможность экспериментального определения в лабораторных условиях точки перехода от преобладающего количества вязанной воды к свободной в грунте, представляя эксперименталь-не данные в виде зависимостей коэффициентов преломления (п) и 'оглощения (эе) дисперсной смеси от объемной влажности.

4. На основе экспериментальных данных введена модифицирован-

ная параметризованная модель, записанная с учетом связанной воды. Такая модель хорошо соответствует результатам измерений и дае: возможность оценивать комплексную диэлектрическую" проницаемости связанной воды.

5. Экспериментально доказано, что качественный ход влажност-ных зависимостей коэффициентов преломления и поглощения для модельных грунтов и естественных незасоленных почв одинаков. Этс является предпосылкой для создания банка данных по диэлектрическим свойствам почв различного состава применительно к задача* дистанционного зондирования.

6.Показано, что неучет диэлектрических свойств связанной воды приводит к погрешности в определении влажности почвы дистанционными методами около 30%.

7.Предложен принцип создания банка данных по диэлектрическим параметрам влажных почвогрунтов для интерпретации дистанционных измерений влажности. На этой основе создан банк по диэлектрическим свойствам естественных почв, который обеспечивает повышение точности дистанционных радиометрических измерений влажности почвы. Исследованы гидрологические и диэлектрические характеристики почв на сельскохозяйственных полях, расположенных на территории Алтайского края в 14 административных районах.

8. Показана возможность определения механического состава почв радиофизическим методом. Предложен радиофизический способ определения влажности устойчивого завядания растений-одной из основных гидрологических констант почвы.

9. В опытно-производственном режиме проведен комплексный эксперимент по определению влажностных характеристик почв на тестовых территориях Алтайского полигона и картирование влажности почвы. Использование орбитальных и самолетных измерений совместно с наземными базами данных по диэлектрическим параметрам позволило получить высокую точность измерения влажности. Отклонение от наземных и лабораторных измерений составило 3-5 % в слоях 15-20 см.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Комаров С.А., Корниенко М.Г., Миронов В.Д.. Пятков Г.А.. Рычкова Н. В. Исследование содержания и диэлектрической проницаемости связанной воды в грунтах / Тез. докл. Всес. конф. "Применение

дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды". - Ереван. - 1990. - С. 87-88.

2. Комаров С.А.. Миронов В.Л., Пятков Г.А., Рычкова Н.В. Диэлектрические свойства засоленного влажного грунта в СВЧ диапазоне // Тез. докл.Всес. конф. "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды". - Ереван. -1990. - С.89-90 .

3. Комаров С.А., Корниенко М.Г., Пятков Г.А., Рычкова Н.В. Методика измерений КДП природных сред на основе мостовых схем // Тез. докл. Всес. конф. "Дистанционное зондирование агропочвенных и водных ресурсов". - Барнаул. -1990. -С. 47-49.

4. Комаров С.А., Миронов В.Л., Рычкова Н.В. Влияние связанной влага и минерализации на диэлектрические свойства почвогрун-тов /Тез. докл. Всес. конф. "Дистанционное зондирование агропочвенных и водных ресурсов". - Барнаул. - 1990. - С.26-27.

5. Комаров С.А.. Корниенко М.Г.. Пятков Г.А.. Рычкова Н.В. СВЧ измерения связанной влаги в почвах различных типов / Тез. докл. Всес. конф. "Дистанционное зондирование агропочвенных и водных ресурсов". - Барнаул. - 1990. - С. 142-143.

6. Бричка C.B.. Комаров С.А.. Миронов В.Л., Пятков Г.А., Романов А. Н., Рычкова Н. В. Обеспечение высокоточных дистанционных измерений влажности на основе региональной базы данных // Тез. докл. 16-й Всес. конф. по распр. радиоволн. -Харьков. 1991. -С. 243.

7. Комаров С.А.. Клещенко В.Н., Рычкова Н.В. О влиянии содержания органических соединений на диэлектрические свойства поч-вогрунтов в диапазоне СВЧ // Тез. докл. Всес. Школы "Дистанционные радиофизические методы исследования природной среды ". - Барнаул. 1991. - С.85-86.

8. Миронов В.Л.. Комаров С.А.. Евтюшкин A.B.. Рычкова Н.В. Комплексное изучение влажности почв по тестовым территориям // Тез.докл. 2-Й научн. конф. "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды". - Муром. 1992. -С.70-71.

9. Комаров С.А.. Миронов В.Л.. Романов А.Н.. Рычкова Н.В. Дистанционное определение влажности почв на территории Алтайского края // Почвоведение. - 1992. - N и. - С. 136-139.

10. Евтюшкин A.B.. Комаров С.А.. Миронов В.Л.. Рычкова Н.В.

Дистанционное картирование распределения влажности почв / Сб.тез докл. 17-й Всес. конф. по распр. радиоволн, Ульяновск, 21-2 сент. 1993, // - Ульяновск, 1993. Секции - С.85.

И. Комарове. А., Миронов В. Л., Романов А. Н., РычковаН. В Разработка дистанционных методов мониторинга орошаемых земель : Алтайском крае // Проблемы региональной экологии. - 1994, -N 3. С. 72-75.

12. Миронов В.Л., Комаров С.А., РычковаН.В., Клещенко В. Н Изучение диэлектрических свойств влажных почвогрунтов в СВЧ-диа пазоне // Исследование Земли из космоса. - 1994. -N 4. - С. 18-24 I 13. Комаров С.А., Миронов В.Л. .Романов А.Н. .Рычкова Н.В. Дистанционный радиофизический способ определения влажности. Патен' РФ N 2010219, 1994

14.Патент РФ й 20S2819 по заявке N 93008688/09 МИК G 01 N22/04 "Способ определения влажности устойчивого завядания" / Комаров С.А..Миронов В.Л. .Рычкова Н.В. / Приоритет от 15.02.93

15. Миронов В.Л., Белозерских В.В., Евтюшкин А.В. ,Клещенк! В.Н., Комаров С. А., Романов А. Н., РычковаН. В., Скороглядов В. В., Трефилов Е.Э. Комплексное исследование радиофизических характеристик земных покровов // Физика / Ред. кол.: А.Н. Тихонов, В.А. Садовничий и др. - М.: Игд-во Моск. ун-та. - 266 с. (Программ« "Университеты России"), стр. 224-233.

16. Миронов В.Л., Комаров С.А., Евтюшкин A.B., Романов А.Н., Рычкова Н.В. Использование дистанционных и наземных данных ДЛ5 измерений влажностных характеристик почв // Тезисы докладов Республиканской конференции "Региональное природопользование и экологический мониторинг". 27-29 сентября, 1996, Барнаул, с. 116-118.

17 Комаров С.А., Рычкова Н.В. Классификация и картирование почв региона по диэлектрическим свойствам // Тезисы докладов международной научно-практической конференции "Историческая и современная картография в развитии Алтайского региона" 1997, Барнаул, с.64-66.

18. Дистанционное зондирование природных ресурсов в условия* антропогенного воздействия / Рук. работы Миронов В.Л., зам. науч. руковод. Комаров С.А., отв. исп. Романов А.Н.. исп. Клещенкс В.Н.. РычковаН. В.. Белозерских В. В., Евтюшкин A.B.: Отчет пс НИР, номер гос.регистрации 01.91.0040105 / АГУ. Барнаул, 1995.

Г- генераторы (серия Г4, 0.4-10.5 ГГц) ДМ - согласованный делитель мощности ЛПД- линия переменной длины Ат1-АтЗ - аттенюаторы согласующие

коаксиальные И - измеритель ФК2-18, ФК2-33 ДО - держатель образца

Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки

- ль-

/

У

■ /

1=25° С (=1.11 ГГц

\

I

у

Л'

у

-г

у.

л

а

п

3.6 3.0 2.4 1.8 1.2 0-6

0 5 10 15 20

Рис. 2а Влажностная зависимость коэффициента преломления песка

1=25° С 1.11 ГГц

Л

X

/

л

/

А

I

_1_1_1_I I I_I_|__1_I_1__1_1_1_J_I_I_I_I_I_

0.06

0.04

0.02

у

и

у

/

0 -Гм I I I I I I I I I I I I I I I 11 1 I I I I I 1 I I I I м I I I I I I I I I I I I I

0 4 7 11 14 18 21 мя Рис. 26. Влажностная зависимость коэффициента поглощения песка

-

п, ae -

3.0

2.0

1.0

t=25° С f=1.11 ГГц

1- n

2-Х

К

-li-

ir

г -.1

г i--**4"

i Г l l l l l I I l l I

■i*

-l* *■

pl-

I I I II I I I I I I I I I I I

lili

°'°0 10 20 30

Рис. 3. Влажностная зависимость коэффициентов преломления и и поглощения бентонита

Wt,5S 10.0

7.5

5.0

2.5

0.0

Wt=0.258M+0.41

я,

я /

?

Та

д /

1 - каштановая супесчаная (Ключевский р-н)

2 • каштановая супесчаная (Угловский р-н)

3 - черноземно-луговая супесчаная

(Рубцовский р-н) в - черноземы южные легкосушиннстые

(Рубцовский р-н) в - черноземы обыкновенные лепсосу-

глинистые (Павловский р-н) 9 - черноземы южные среднесуптинистые (Рубцовский р-н)

- / /

'1 ' 1 ' 1 1 1 1 1 1 1 '1 ' ' 1 ' ' 1 1 1 ' ' 1 ' ' ' ' 1 1 ' 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ' 1 ' ' 1

О ■ 10 20 30 40 М,я

Рис. 4. Зависимость точки перехода Щ связанной воды к

свободной от содержания физической глины в образцах

Подписано в печать 13.01.98, Объем 1 уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ 17.

Типография АГУ: 656099, Барнаул, ул. Димитрова, 66,